架空線路無人機巡線技術的相關探討

摘 要：架空線路其自身的特性原因導致其容易受到很多外界因素的影響，惡劣的環境條件及氣象原因均是導致線路出現故障的原因。基于此需要工作人員沿電線塔進行巡視工作，進而在第一時間發現故障或損壞，及時的對其進行搶修。無人機巡線技術的出現恰好可以對該類問題進行處理，對架空線路中的隱患進行排除，下面就架空線路無人機巡線技術相關內容進行分析研究，希望為我國巡線工作的開展提供更多幫助和啟發。

關鍵詞：架空線路；無人機巡線技術；探討

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.211

0 引言

架空線路已經實現了大范圍的覆蓋，途經地區地形情況十分復雜，為巡線工作帶來很多困難。若想在最短的時間內排除架空線路中的故障問題、對線路運行情況進行了解，需要對其進行巡線處理。目前，無人機巡線技術已經被廣泛的應用到架空線路的檢查工作中，這種技術轉變了傳統人工巡線工作中效率低下、效果不佳以及勞動量巨大的問題，在地形復雜的路段也可以開展巡線工作，巡線工作的效率得到提高，成本有所下降，同時也可以最大限度的保障工作人員的人身安全。

1 架空線路無人機巡線技術

1.1 位置控制技術

應用無人機巡線技術對架空線路進行巡線時，可能會受到環境、氣象等諸多因素影響。在巡線工作開展過程中，為了提高無人機巡線技術應用的安全系數，需要提高位置控制工作的質量。研究人員已經對位置控制系統進行完善和應用，通過LQG控制器可以對無人機翻轉、俯仰動作進行控制，而PID控制器也可以對偏行方面進行調整。這種系統的魯棒性較高，穩定性良好，因此在無人機巡線技術的應用過程中發揮較多作用，即使無人機進入懸停狀態，人們也可以通過繩索對機體進行拖拉，控制系統也能夠正常高效的運轉。

1.2 視覺跟蹤技術

對架空線路進行巡線時，使用的無人機需要具備規避障礙物、導航等能力，因此需要視覺跟蹤技術為其提供更多支持。我國的研究人員已經對該項技術進行了實驗，然而在將實驗成果應用于實際時，尚且存在一些問題：機體的振動對圖像質量產生一定負面作用；由于導線的直徑較小，在整個圖像背景中不夠明顯，視覺跟蹤方面的工作進程受阻。和架空線路相似度較高的直線型結構會對巡線跟蹤工作造成一定干擾，例如各類電力導線和鐵路等，因這些結構可能出現跟蹤失誤，最終造成嚴重的負面影響。基于以上情況，研究人員將霍夫變換的相關算法應用其中，并且可以完成三條線的跟蹤工作，將無人機在橫縱兩個方向的移動情況傳遞至控制中心。這種算法可以對圖像背景復雜混亂程度較高的區域進行跟蹤。

1.3 故障檢測技術

第一，激光雷達的檢測技術。該技術在定量測量精度方面存在一定優勢，通過激光測距裝置，能夠對線路與建筑間距、線下植被等方面進行精準測量，后續的違章建筑處理工作以及樹木砍伐工作可以更加順利的開展。激光雷達巡線技術可以獲取準確的激光點云信息，對線路走廊進行掃描，之后可以利用航空數碼裝置的影像信息對其進行輔助，最終完成走廊三維模型的構建。但是，因載重方面的制約，無人機上激光雷達巡線裝置的配置仍不常見。

第二，視覺探測。將高清的攝像裝置及相機裝置配置在無人機上，完成巡線工作的視頻及圖片的拍攝工作，同步的將信息進行傳輸或存儲，然后基站對視頻及圖像中的線路外觀進行分析和觀察，判斷有無故障。這種技術可以對線路顯性故障進行檢測，及時發現絕緣子破損、變形、斷股以及松脫一類的故障，其圖像質量將會對判斷工作的準確性及精度方面造成一定影響。

第三，紫外及紅外探測技術。將紫外成像裝置及紅外熱成像裝置配置在無人機上便可以完成相應的巡線工作。前者可以對放電紫外信號進行探測，將圖像呈現到屏幕中，對圖像進行分析和觀測，最終便可以得出電暈強度信息及位置信息。紫外成像原理的應用可以對放電情況、導線外傷等方面進行檢測；后者主要通過非常態升溫點紅外光譜對架空線路的線夾、接頭等方面情況進行判斷，及時發現其中存在的發熱點。

1.4 無線通信技術

在無人機與基站之間需要進行信息的傳遞，因此需要通過無線傳輸裝置實現這一信息互傳的功能。無人機可以記錄每一時刻的圖像及視頻信息，同時其位置信息需要被巡線工作人員所掌握，基站可以向無人機下達一些任務指令，進而更好的完成巡線工作，因此在無線通信方面需要能夠抵抗一定干擾，在較長的距離可以接收到各種信號信息。

1.5 無人機組合

對架空線路進行巡線時，可以將無人直升機與固定翼機進行結合，也可讓小旋翼機和固定翼機同時工作。每隔一段時間對距離較長的架空線路進行檢測時，可以通過固定翼無人機進行檢測，如果人們已經知道了故障發生的位置，便可以通過小旋翼機與直升機的共同作用下完成巡線檢測工作。以懸停式的方式對架空線路徹底、仔細的檢測。通過這些組合方式可以使無人機巡線技術的優勢被最大限度的發揮，不同機型之間也可以進行優勢互補，最終避免在巡線工作中出現疏漏，掌握精準全面的架空線路信息和狀況。

就效果方面而言，無人直升機具有一定優勢，同時可以完成中距離巡線工作，因此若資金條件允許，可以使用無人直升機和固定翼無人機的組合方式開展巡線工作。

2 結束語

綜上所述，無人機巡線技術的研究和應用價值較高。較傳統巡線技術相比，無人機巡線技術可以對架空線路巡線工作中的缺陷進行改進和彌補，無人操作便意味著沒有人員傷亡，同時該技術可以對地形條件復雜的區域進行檢查，擴大巡線范圍，后續人們也不必花費大量的經費。然而，無人機巡線技術還存在很大的進步空間，人們需要對其進行不斷的研究和改進，為我國架空線路巡線工作的開展提供更多幫助和支持。

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作者簡介：李宏剛（1968-），男，陜西周至人，本科，機電高級工程師，研究方向：煤礦地面供電技術及管理。